JPH1155159A

JPH1155159A - 通信方法および同通信方法のための受信装置

Info

Publication number: JPH1155159A
Application number: JP9220106A
Authority: JP
Inventors: Nagaaki Shu; 長明周
Original assignee: Yozan Inc
Current assignee: Yozan Inc
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的単純な装置により通信容量を高め得る
通信方法および装置を提供することを目的とする。【構成】１個の受信局に対する２系統の信号系列に対
して異なる拡散符号を与え、その２系統の信号それぞれ
に、拡散符号の和を乗じて積算することによって同相成
分を抽出し、拡散符号の差を乗じて積算することによっ
て直交成分を抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スペクトル拡散通信の
ための通信方法および同通信方法のための受信装置に係
り、特に送信すべきデジタル信号を１ビットおきの２系
統のデジタル信号列に分割した後に、各信号系列に対し
て受信局に固有の拡散符号を乗じた信号を合成して同相
成分および直交成分のアナログ信号として送信し、受信
局では受信信号を直交検波器によって２系統のアナログ
信号に分離し、これら分離された信号から搬送波成分を
除去し、さらに前記拡散符号に基づいて復調する、いわ
ゆるＱＰＳＫ型拡散変調方式の通信方法および受信装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトル拡散通信方法はその周波数効
率の高さ、守秘性等多くの優れた特長を持ち、移動体通
信や無線ＬＡＮ等の分野において有望視されている。

【０００３】ここでスペクトル拡散通信変復調の理論式
を示すと、まず送信側では、情報データ系列のＩ成分
（同相成分）、Ｑ成分（直交成分）をＩｉ、Ｉｑ、拡散
符号のＩ成分、Ｑ成分をＣｉ、Ｃｑで表わすと、拡散変
調信号のＩ成分Ｓｉ、Ｑ成分Ｓｑはそれぞれ、Ｓｉ＝ＩｉＣｉ−ＩｑＣｑ（１）Ｓｑ＝ＩｉＣｑ＋ＩｑＣｉ（２）で表わされる。

【０００４】一方受信側では、受信変調信号のＩ、Ｑ成
分をＲｉ、Ｒｑで表し、逆拡散後の信号のＩ成分、Ｑ成
分をＤｉ、Ｄｑとすると、Ｒｉ＝ＩｉＣｉ−ＩｑＣｑ（３）Ｒｑ＝ＩｉＣｑ＋ＩｑＣｉ（４）であり、Ｄｉ＝ＲｉＣｉ＋ＲｑＣｑ

【数１】Ｄｑ＝−ＲｉＣｑ＋ＲｑＣｉ

【数２】となる。

【０００５】図４はこの種の従来の通信においてマッチ
ドフィルタを用いた受信装置の構成の一部を示すもので
あるが、受信したアナログ信号Ａｉｎ４（中間周波ＩＦ
信号）は分配器Ｄによって２系統に分配され、それぞれ
乗算器（×記号で示す。）において直交検波が行われ
て、２系統のアナログ信号成分Ｒｑ、Ｒｉが抽出され
る。これらの成分はそれぞれローパスフィルタＬＰＦを
通過して搬送波成分が除去され、Ｒｑはマッチドフィル
タＭＦ１、ＭＦ２に、ＲｉはマッチドフィルタＭＦ３、
ＭＦ４に入力される。マッチドフィルタＭＦ２、ＭＦ３
には、Ｑ成分のための拡散符号Ｃｑが符号生成器ＰＮＱ
から与えられ、マッチドフィルタＭＦ１、ＭＦ４には、
Ｉ成分のための拡散符号Ｃｉが符号生成器ＰＮＩから与
えられる。マッチドフィルタは各信号成分に拡散符号を
乗じ、その総和を算出する。

【０００６】また従来のスライディング相関器を用いた
受信装置（図５）においては、図４の構成と同様に、受
信信号Ａｉｎ５（中間周波ＩＦ信号）を、直交検波器、
ローパスフィルタによってＱ成分、Ｉ成分に変換した
後、４個の乗算器（×記号で示す。）によって、Ｑ成分
に対してＱ成分、Ｉ成分のための拡散符号Ｃｑ、Ｃｉを
それぞれ掛け、Ｉ成分に対してＩ成分、Ｑ成分のための
拡散符号Ｃｉ、Ｃｑをそれぞれ掛ける。ここにＰＮＩ、
ＰＮＱは拡散符号発生器である。その後加算器（＋記号
で示す。）によってＱ成分の拡散符号Ｃｑによる抽出成
分およびＩ成分の拡散符号Ｃｉによる抽出成分のそれぞ
れを合成する。合成結果に対してはＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ
ＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ：図示省略）による同期追跡
を行い、拡散符号発生器を制御して検出ピークを追跡し
ていく。

【０００７】このように送信すべき信号を複数系統に分
離するタイプの通信方法では、より系統数が多いほど、
通信速度を高速化でき、あるいは誤り率等の通信信頼性
が高くなり、通信容量は高まる。しかし、このような、
系統数の増大によって通信装置が複雑になり、機器コス
トおよび消費電力の増大につながる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題点を解消すべく創案されたもので、比較的単純
な装置により通信容量を高め得る通信方法および装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る通信方法
は、２系統のアナログ信号それぞれに、拡散符号の和を
乗じて積算することによって同相成分を抽出し、拡散符
号の差を乗じて積算することによって直交成分を抽出す
るものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明に係る通信方法および
装置の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明方法を実施するためのマッチ
ドフィルタＭＦを示す。このマッチドフィルタＭＦは、
拡散率（図ではｎ）に対応した個数のサンプル・ホール
ド回路ＳＨ１〜ＳＨｎを有し、受信信号のＱ成分Ｒｑ、
Ｉ成分Ｒｉは第１加算器ＡＤＤ１で加算された後にサ
ンプルホールド回路に入力されている。サンプルホール
ド回路はコントロール信号（図示省略）によって制御さ
れ、所定の順序で標本化（サンプリング）および保持
（ホールディング）を実行する。その順序はＳＨ１〜Ｓ
Ｈｎに順次データを入力した後に、ＳＨ１に次のデータ
を入力し、ＳＨ２、ＳＨ３、．．．と新たなデータを入
力して行く。このようにサンプルホールド回路間のデー
タ転送を行わない構成とすれば転送誤差の発生を防止し
得る。なお、図１の構成では拡散符号系列Ｃｉ及びＣｑ
がシンボル周期で巡回されるように、チップレートのク
ロック毎にこれら拡散符号系列をシフトする。

【００１２】サンプルホールド回路ＳＨ１〜ＳＨｎの出
力は、Ｉ系統の乗算回路Ｍ１１、Ｍ２１、Ｍ３
１、．．．、Ｍｎ１、およびＱ系統の乗算回路Ｍ１２、
Ｍ２２、Ｍ３２、．．．、Ｍｎ２にそれぞれ入力され、
Ｉ系統の乗算回路にはＩ成分（同相成分）に対するＰＮ
符号Ｃｉ、Ｑ系統の乗算回路にはＱ成分（直交成分）に
対するＰＮ符号Ｃｑが入力されている。乗算回路Ｍ１１
〜Ｍｎ１の出力は第２加算回路ＡＤＤ２に入力され、乗
算回路Ｍ１２〜Ｍｎ２の出力は第３加算回路ＡＤＤ３に
入力され、それぞれの総和が算出されている。ＡＤＤ
２、ＡＤＤ３の出力は第４加算回路ＡＤＤ４、減算回路
ＳＵＢに入力され、両者の和および差が算出されてい
る。

【００１３】受信信号のＱ成分Ｒｑ、Ｉ成分Ｒｉの和を
Ｒとすると、Ｒ＝Ｒｉ＋Ｒｑ＝ＩｉＣｉ−ＩｑＣｑ＋ＩｉＣｑ＋ＩｑＣｉ（７）であり、以下に示すように、ＡＤＤ４の出力は近似的に
Ｄｉ、ＳＵＢの出力は近似的にＤｑとなる。すなわち、

【数３】であり、Ｃｉ≠Ｃｑのとき、Ｉ成分、Ｑ成分の拡散符号
が相互に準直交であるとすると、

【数４】が成立する。これら式（１０）、（１１）を式（８）、
（９）に代入すると、式（８）、（９）は式（５）、
（６）と等しくなる。

【００１４】ここにＣｑとＣｉは相関の低い準直交デー
タよりなる符号なので、信号の劣化が生じた場合にも、
いずれか一方の成分（信号系列）によりその信号が自局
あてのものかどうか判定でき、これに基づいた誤り符号
訂正も可能である。なお準直交とは相関が「０」の直交
を含む概念である。

【００１５】以上の通信方式は、従来の通信の考え方で
は２チャンネルを占有したものと同等の信頼性が得られ
るが、図１から明らかなようにサンプルホールド回路Ｓ
Ｈ１〜ＳＨｎは１系統の受信器と同一個数であり、その
回路規模は従来の１チャンネンルの規模とほぼ同等であ
る。

【００１６】なお通信路中でのノイズ等により前記式
（１０）、（１１）の左辺が充分小でなくなったときに
はＩ成分とＱ成分の相互相関の影響を無視できなくなる
が、マッチドフィルタの出力（電力）を所定時間巡回積
分して時間平均をとることにより、この相互相関の影響
を軽減し得る。

【００１７】図２は同通信方法に使用する受信装置の１
例を示す。

【００１８】図２において、アンテナおよびＲＦ受信部
によって受信された受信信号Ａｉｎ２（中間周波ＩＦ信
号）は分配器Ｄによって２系統の信号に分離され、それ
ぞれ直交検波器を経てＩ成分とＱ成分に分離される。さ
らに、これら成分はローパスフィルタＬＰＦ１、ＬＰＦ
２によって搬送波成分が除去されて、Ｉ成分、Ｑ成分が
抽出され、マッチドフィルタＭＦに入力される。このマ
ッチドフィルタは図１の構成を有し、ＰＮ符号生成部Ｐ
ＮＧから供給されたＩ成分、Ｑ成分のＰＮ符号により上
記式（５）〜（１１）に示す演算を実行し、近似的にＩ
成分、Ｑ成分を抽出する。

【００１９】ＬＰＦ１、ＬＰＦ２の出力は、マッチドフ
ィルタＭＦと並列な複数のスライディング相関器ＳＣ１
〜ＳＣｎに入力され、ＭＦにおいては初期同期捕捉のみ
が実行され、ＳＣ１〜ＳＣｎはデータ復調およびトラッ
キングに使用される。式（１０）、（１１）に示すよう
にマッチドフィルタＭＦの出力は近似的にＩ、Ｑ成分に
等しくなるが、通信路のノイズによってはＩ、Ｑ成分の
分離性能が不十分になることもある。一方スライディン
グ相関器は受信信号ＲＳとＰＮ符号と単純な乗算を行う
ため、Ｉ、Ｑ成分の分離は確実である。しかしスライデ
イング相関器はＩ、Ｑ各成分について１個の乗算回路で
相関演算を行うため、初期同期捕捉を高速に行うことは
困難である。すなわち、初期同期捕捉のみを図１のマッ
チドフィルタで行うことにより、回路規模を大きくせず
に高速の初期同期捕捉を実現でき、さらにスライディン
グ相関器の併用によりデータ復調の性能も高い。

【００２０】マッチドフィルタＭＦの出力は電力計算部
ＰＣに入力されて、ＭＦ出力の電力が算出され、パス検
出部ＰＤにおいて、一定の時間にわたって巡回積分した
後、電力のレベルの高いものから所定個数の信号パスが
選択される。ＰＤの出力は相関器制御部ＣＣに入力さ
れ、ＳＣ１〜ＳＣｎは選択されたパスに同期するように
コントロールされる。これは反射波等によるマルチパス
を後段のレーク合成復調部ＲＡＫＥにおいて合成するた
めの処理である。相関器ＳＣ１〜ＳＣｎの出力はレーク
合成復調部ＲＡＫＥに入力され、レーク合成される。図
中Ｄｏはレーク合成された後の復調データである。

【００２１】図３は同通信方法を２段階高速初期同期法
（樋口健一他著「ＤＳ−ＣＤＭＡ基地局間非同期セルラ
方式におけるロングコードの２段階高速初期同期法」信
学技法、ＣＳ−９６、ＲＣＳ９６−１２、１９９６−
５）に使用する他の受信装置を示す。

【００２２】２段階高速初期同期法は、基地局共通のシ
ョートコードと、各基地局固有のロングコードを設定
し、制御チャンネルの送信に際して、ショートコードと
ロングコードとによる２段階の拡散変調を行う。そして
所定の周期でショートコードのみによる拡散変調した制
御チャンネルを送信する。受信装置においては、ショー
トコードによる逆拡散によってロングコードのタイミン
グを抽出し、ロングコードに対する同期をとる。これに
よってロングコードに対する初期同期捕捉を高速化でき
る。

【００２３】図３において、分配器、ローパスフィルタ
を経た受信信号ＲＳがスイッチＳＷに入力され、スイッ
チＳＷにおいて２系統に切替出力される。その第１の系
統はショートコード処理部ＳＰであり、第２の系統はロ
ングコード処理部ＬＰである。ショートコード処理部Ｓ
Ｐは図１のマッチドフィルタＭＦと、このＭＦにショー
トコードを入力するショートコード生成部ＳＧを有し、
受信信号ＲＳとショートコードの相関を算出して、初期
セルサーチや周辺セルサーチのためのロングコードのタ
イミングを検出する。ロングコード処理部ＬＰはスライ
ディング相関器ＳＣ、およびこのＳＣにロングコードを
入力するロングコード生成部ＬＧを有し、受信信号ＲＳ
とロングコードおよびショートコードの合成コードとの
相関を算出して逆拡散を行う。

【００２４】ＭＦの出力はメモリＭＥＭに入力され、複
数の出力の電力レベルが記録される。ＭＥＭ内の出力レ
ベルは最大値抽出部ＭＳによってその最大値が検出さ
れ、ＭＳの出力は前記ＬＧに入力されている。ＭＳはセ
ルサーチの結果に基づいて、ＳＣによるＲＳとロングコ
ードとの相関演算のタイミング、すなわちロングコード
生成のタイミングを設定する。ショートコードは排他的
論理和ゲートＧにおいてロングコードと合成され、合成
結果がスライディング相関器ＳＣの乗算部Ｍに入力され
る。これによって２段階のセルサーチが実行され、ロン
グコードの同期が確立される。

【００２５】ＳＣにおいて乗算部Ｍの出力は積分器ＩＮ
Ｄに入力され、乗算結果が積算される。ＩＮＤの出力は
２乗検波器（ｓｑｕａｒｅ−ｌａｗｄｅｔｅｃｔｏ
ｒ）ＳＬＤに入力され、ＳＬＤの出力は比較器ＣＯＭＰ
に入力されている。

【００２６】前記ＭＳの出力はさらに閾値決定回路ＴＤ
に入力され、前記ＣＯＭＰは、ＳＬＤの出力をＴＤの出
力と比較する。これによってショートコードとの相関結
果を電力に対応付け、これをＴＤによって決定された閾
値と比較する。ＴＤはＳＰにおける電力検出結果に基づ
いて閾値を決定するので、逆拡散における適性な閾値が
与えられ、適正なロングコード同期信号Ｄｏが生成され
る。

【００２７】以上のように、ロングコードの同期のため
のショートコードによる初期同期捕捉をマッチドフィル
タで実行するので、その処理を著しく高速化でき、また
ロングコードおよびショートコードによる２段階逆拡散
をスライディング相関器で実行するので、回路規模を抑
えながら高速なロングコード同期が可能である。

【００２８】

【発明の効果】前述のとおり、本発明に係る通信方法は
１個の受信局に対する２系統の信号系列に対して準直交
の異なる拡散符号を与えるので、受信側での誤り訂正等
が容易になり、通信容量が向上するが受信局での信号保
持回路は１系統で足りるので、回路規模の拡大はわずか
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る通信方法に使用するマッチドフ
ィルタの１実施例を示す回路図である。

【図２】同通信方法に使用する受信装置を示すブロッ
ク図である。

【図３】他の受信装置を示すブロック図である。

【図４】従来のマッチドフィルタを用いた受信装置を
示すブロック図である。

【図５】従来のスライディング相関器を用いた受信装
置を示すブロック図である。

【符号の説明】

Ｒｉ、Ｑｉ、ＲＳ、Ａｉｎ２、ＡＩＮ４、Ａｉｎ５
．．．受信信号ＡＤＤ１〜ＡＤＤ４．．．加算回路Ｍ、Ｍ１１〜Ｍ１ｎ、Ｍ２１〜Ｍ２ｎ．．．乗算回路ＳＨ１〜ＳＨｎ．．．サンプルホールド回路ＳＵＢ．．．減算回路Ｄ．．．分配器ＬＰＦ、ＬＰＦ１、ＬＰＦ２．．．ローパスフィル
タＰＣ．．．電力計算部ＰＤ．．．パス検出部ＣＣ．．．相関器制御部ＳＣ、ＳＣ１〜ＳＣｎ．．．スライディング相関器ＳＷ．．．スイッチＲＡＫＥ．．．レーク合成復調部ＭＥＭ．．．メモリＭＳ．．．最大値抽出部ＴＤ．．．閾値決定回路ＬＧ．．．ロングコード生成部ＬＰ．．．ロングコード処理部ＳＧ．．．ショートコード生成部ＳＰ．．．ショートコード処理部Ｇ．．．ＥＸ−ＯＲゲートＳＬＤ．．．２乗検波器ＣＯＭＰ．．．比較器ＭＦ、ＭＦ１〜ＭＦ４．．．マッチドフィルタＰＮＧ、ＰＮＩ、ＰＮＱ．．．拡散符号発生器Ｄｉ．．．Ｉ成分（受信側）Ｄｑ．．．Ｑ成分（受信側）。 1 1 整理番号＝ＹＺ１９９７０４３Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スペクトル拡散通信のための通信方法
であって、送信すべきデジタル信号を１ビットおきの２
系統のデジタル信号列に分割した後に、各信号系列に対
して受信局に固有の拡散符号を乗じた信号を合成して同
相成分および直交成分のアナログ信号として送信し、受
信局では受信信号を直交検波器によって２系統のアナロ
グ信号に分離し、これら分離された信号から搬送波成分
を除去し、さらに前記拡散符号に基づいて復調する通信
方法において、受信局では、直交検波後の２系統のアナ
ログ信号を合成し、拡散符号の和を乗じて積算すること
によって同相成分を抽出し、拡散符号の差を乗じて積算
することによって直交成分を抽出することを特徴とする
通信方法。
【請求項２】搬送波成分を含む受信信号を、搬送波
成分を含む同相成分および直交成分に分離する直交検波
器と；この直交検波器から出力される搬送波成分を含む
同相成分および直交成分から搬送波成分を除去するＬＰ
Ｆと；ＬＰＦから出力された同相成分および直交成分を
加算する加算器と；加算器の出力を時系列で保持する複
数のサンプルホールド回路と、各サンプルホールド回路
の出力に第１の拡散符号を乗ずる複数の第１乗算器と、
各サンプルホールド回路の出力に第２の拡散符号を乗ず
る複数の第２乗算器と、第１乗算器の出力の総和を算出
する第２加算器と、第２乗算器の出力の総和を算出する
第３加算器と、第２加算器の出力と第３加算器の出力の
和を算出する第４加算器と、第２加算器の出力と第３加
算器の出力の差を算出する減算器とを備えたマッチドフ
ィルタと；を備えている受信装置。
【請求項３】サンプルホールド回路は複数段直列に
接続され、加算器出力は初段のサンプルホールド回路に
入力されて、順次後段のサンプルホールド回路へ転送さ
れ、各第１、第２乗算器は対応するサンプルホールド回
路に接続されていることを特徴とする請求項２記載の受
信装置。
【請求項４】サンプルホールド回路は加算器出力に
対して並列に接続され、加算器出力は所定の順序で各サ
ンプルホールド回路によって保持され、各第１、第２乗
算器は対応するサンプルホールド回路に接続され、その
とき保持されている加算器出力の保持順序に応じて、第
１、第２拡散符号の割当てを変更するようになっている
ことを特徴とする請求項２記載の受信装置。
【請求項５】さらにスライディング相関器を備えて
いることを特徴とする請求項２記載の受信装置。
【請求項６】初期同期捕捉および同期保持にマッチ
ドフィルタを使用し、データ復調にはスライディング相
関器を使用することを特徴とする請求項５記載の受信装
置。
【請求項７】２段階高速初期同期法におけるロング
コード同期のためのショートコードによる逆拡散にマッ
チドフィルタを使用し、ロングコード及びショートコー
ドによる逆拡散にスライディング相関器を使用すること
を特徴とする請求項５記載の受信装置。